第一章 金属材料的强度与塑性.
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金属材料的强度和塑性研究随着工业的快速发展和科学技术的不断进步,金属材料已经成为了现代社会中不可或缺的一部分。
在各种领域中,金属材料被广泛应用于生产、建设、科研等方面。
而人们对于金属材料的强度和塑性越来越重视,这也成为了研究的热点之一。
金属材料的强度和塑性是两个非常重要的物理指标,在金属材料的生产和应用过程中,这两个指标经常被用来衡量材料的质量和性能。
首先,强度是金属材料的另一种重要性能。
它通常是指金属材料能够承受外部力量而不发生破坏的能力。
因此,强度越高的金属材料,它的承受力就会更强,而不易发生破坏和变形。
不同的金属材料具有不同的强度,这取决于材料的成分、微观结构和热处理工艺等因素。
一般来说,强度越高的金属材料,它的成本也相对较高。
因此,在实际生产和应用中,需要根据具体的需求来选择适当的材料。
其次,塑性是金属材料的另一个重要性能。
它通常指金属材料在受到外部压力或外力作用后会发生变形的能力。
不同的金属材料具有不同的塑性,这取决于材料的结构、成分和热处理工艺等因素。
与强度相比,塑性是一种更为复杂的性能。
在一些需要进行弯曲、拉伸、挤压等形变加工的应用中,塑性是至关重要的。
同时,在金属材料的生产和应用中,还需要根据具体情况来选择适当的材料。
当然,金属材料的强度和塑性不是简单的两个方面,它们之间还存在着密切的关系。
为了更好地理解这种关系,我们需要深入研究金属材料的结构和性能。
在研究金属材料的强度和塑性时,需要考虑到多种因素。
例如,材料的晶粒尺寸、数量和分布等因素,这些因素会对金属材料的强度和塑性产生影响。
此外,材料的形貌和测试方法等也会影响对其强度和塑性的测量结果。
因此,在研究金属材料的强度和塑性时,需要采用多种方法和手段。
例如,可以利用电子显微镜和X射线衍射等手段对金属材料中的晶粒结构进行分析和研究。
此外,为了更好地衡量金属材料的强度和塑性,也可以采用拉伸试验、压缩试验和扭曲试验等不同的测试方法。
总的来说,金属材料的强度和塑性是不可分割的两个方面。
《金属工艺学》课程笔记第一章绪论一、金属工艺学概述1. 定义与重要性金属工艺学是研究金属材料的制备、加工、性能、组织与应用的科学。
它对于工程技术的进步和工业发展至关重要,因为金属材料在建筑、机械、交通、电子、航空航天等几乎所有工业领域都有广泛应用。
2. 研究内容(1)金属材料的制备:包括金属的提取、精炼、合金化等过程,以及铸造、粉末冶金等成型技术。
(2)金属材料的加工:涉及金属的冷加工(如轧制、拉伸、切削)、热加工(如锻造、热处理)、特种加工(如激光加工、电化学加工)等。
(3)金属材料的性能:研究金属的物理性能(如导电性、热导性)、化学性能(如耐腐蚀性)、力学性能(如强度、韧性)等。
(4)金属材料的组织与结构:分析金属的晶体结构、相变、微观缺陷、界面行为等。
(5)金属材料的应用:研究金属材料在不同环境下的适用性、可靠性及寿命评估。
3. 学科交叉金属工艺学是一门多学科交叉的领域,它与物理学、化学、材料学、力学、热力学、电化学等学科有着紧密的联系。
二、金属工艺学发展简史1. 古代金属工艺(1)铜器时代:人类最早使用的金属是铜,掌握了简单的铸造技术。
(2)青铜器时代:铜与锡的合金,青铜,使得工具和武器的性能得到提升。
(3)铁器时代:铁的发现和使用,推动了农业和手工业的发展。
2. 中世纪至工业革命(1)炼铁技术的发展:如鼓风炉、熔铁炉的发明,提高了铁的产量。
(2)炼钢技术的进步:如贝塞麦转炉、西门子-马丁炉的出现,实现了钢铁的大规模生产。
3. 近现代金属工艺(1)20世纪初:金属物理和金属学的建立,为金属工艺学提供了理论基础。
(2)第二次世界大战后:金属材料的快速发展,如钛合金、高温合金的出现。
4. 当代金属工艺(1)新材料的开发:如形状记忆合金、超导材料、金属基复合材料等。
(2)新技术的应用:如计算机模拟、3D打印、纳米技术等。
三、金属工艺学在我国的应用与发展1. 古代金属工艺的辉煌(1)商周时期的青铜器:技术水平高超,工艺精美。
教案二【教学组织】1.提问5分钟2.讲解75分钟3.小结5分钟4.布置作业5分钟【教学内容】第一章金属材料的力学性能金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。
●使用性能是指金属材料为保证机械零件或工具正常工作应具备的性能,即在使用过程中所表现出的特性。
使用性能包括力学性能(或机械性能)、物理性能和化学性能等。
●工艺性能是指金属材料在制造机械零件或工具的过程中,适应各种冷、热加工的性能,也就是金属材料采用某种成形加工方法制成成品的难易程度。
工艺性能包括铸造性能、锻压性能、焊接性能、热处理性能及切削加工性能等。
第一节金属材料的强度与塑性一、力学性能的概念●金属材料的力学性能是指金属材料在力作用下所显示的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力—应变关系的性能,又称机械性能,主要包括强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等。
●物体受外力作用后导致物体内部之间相互作用的力称为内力。
●单位面积上的内力称为应力σ(N/mm2或Mpa)。
●应变є是指由外力所引起的物体原始尺寸或形状的相对变化(%)。
二、拉伸试验过程分析●拉伸试验是指用静(缓慢)拉伸力对试样进行轴向拉伸,通过测量拉伸力和伸长量,测定试样强度、塑性等力学性能的试验。
圆柱形拉伸试样分为短圆柱形试样和长圆柱形试样两种。
长圆柱形拉伸试样L0=10d0;短圆柱形拉伸试样L0=5d0。
●在进行拉伸试验时,拉伸力F和试样伸长量△L之间的关系曲线,称为力-伸长曲线。
a)拉伸前 b)拉断后图1-1 圆柱形拉伸试样图1-2 退火低碳钢的力—伸长曲线完整的拉伸试验和力一伸长曲线包括弹性变形阶段、屈服阶段、变形强化阶段、颈缩与断裂四个阶段。
三、强度●强度是金属材料抵抗永久变形和断裂的能力。
金属材料的强度指标主要有屈服强度(或规定残余伸长强度)、抗拉强度等。
1.屈服强度和规定残余伸长应力●屈服强度是指拉伸试样在拉伸试验过程中拉力(或载荷)不增加(保持恒定)仍然能继续伸长(变形)时的应力。
金属材料的力学性能(总6页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除复习旧课1、材料的发展历史2、工程材料的分类讲授新课第一章金属材料的力学性能材料的性能有使用性能和工艺性能两类使用性能是保证工件的正常工作应具备的性能,主要包括力学性能、物理性能、化学性能等。
工艺性能是材料在被加工过程中适应各种冷热加工的性能,包括铸造性能、锻压性能、焊接性能、热处理性能、切削加工性能等。
力学性能是指金属在外力作用下所显示的性能能。
金属力学性能指标有:强度、刚度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。
第一节刚度、强度与塑性一、拉伸试验及力—伸长曲线L 0——原始标距长度;L1——拉断后试样标距长度d 0——原始直径。
d1——拉断后试样断口直径国际上常用的是L0=5 d0(短试样),L0=10 d0(长试样)[拉伸曲线]:拉伸试验中记录的拉伸力F与伸长量ΔL(某一拉伸力时试样的长度与原始长度的差ΔL=Lu-L0)的F—ΔL曲线称为拉伸曲线图。
Oe段:为纯弹性变形阶段,卸去载荷时,试样能恢复原状Es段:屈服阶段Sb段:强化阶段,试样产生均匀的塑性变形,并出现了强化Bk段:局部塑性变形阶段二、刚度刚度:金属材料抵抗弹变的能力指标:弹性模量 E E= σ / ε (Gpa )弹性范围内. 应力与应变的比值(或线形关系,正比)E↑刚度↑一定应力作用下弹性变形↓三、强度指标σ= F/S o强度:强度是指材料抵抗塑性变形和断裂的能力。
强度表示:强度一般用拉伸曲线上所对应某点的应力来表示。
单位采用N/mm2(或MPa 兆帕)σ= F/Aoσ——应力(MPa);F——拉力(N);S o——截面积(mm2)。
常用的强度判据主要有屈服点、条件屈服强度(也称为规定残余伸长应力)和抗拉强度等。
1、屈服点与条件屈服强度[屈服强度]σs 产生屈服时的应力(屈服点),亦表示材料发生明显塑性变形时的最低应力值。
第一篇金属材料的基本知识第一章金属材料的主要性能金属材料的力学性能又称机械性能,是金属材料在力的作用所表现出来的性能.零件的受力情况有静载荷,动载荷和交变载荷之分。
用于衡量在静载荷作用下的力学性能指标有强度,塑性和硬度等;在动载荷和作用下的力学性能指标有冲击韧度等;在交变载荷作用下的力学性能指标有疲劳强度等。
金属材料的强度和塑性是通过拉伸试验测定的。
P6低碳钢的拉伸曲线图1,强度强度是金属材料在力的作用下,抵抗塑性变形和断裂的能力.强度有多种指标,工程上以屈服点和强度最为常用。
屈服点:δs是拉伸产生屈服时的应力。
产生屈服时的应力=屈服时所承受的最大载荷/原始截面积对于没有明显屈服现象的金属材料,工程上规定以席位产生0.2%变形时的应力,作为该材料的屈服点。
抗拉强度:δb是指金属材料在拉断前所能承受的最大应力。
拉断前所能承受的最大应力=拉断前所承受的最大载荷/原始截面积2,塑性塑性是金属材料在力的作用下,产生不可逆永久变形的能力。
常用的塑性指标是伸长率和断面收缩率。
伸长率:δ试样拉断后,其标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长率。
伸长率=(原始标距长度-拉断后的标距长度)÷拉断后的标距长度×100%伸长率的数值与试样尺寸有关,因而试验时应对所选定的试样尺寸作出规定,以便进行比较。
同一种材料的δ5 比δ10要大一些.断面收缩率:试样拉断后,缩颈处截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比称为断面收缩率,以ψ表示。
收缩率=(原始横截面积-断口处横截面积)÷原始横截面积×100%伸长率和断面收缩率的数值愈大,表示材料的塑性愈好.3,硬度金属材料表面抵抗局部变形(特别是塑性变形、压痕、划痕)的能力称为硬度.金属材料的硬度是在硬度计上测出的。
常用的有布氏硬度法和洛氏硬度法。
1,布氏硬度(HB)是以直径为D的淬火钢球HBS或硬质合金球HBW为压头,在载荷的静压力下,将压头压入被测材料的表面,停留若干秒后卸去载荷,然后采用带刻度的专用放大镜测出压痕直径d,并依据d的数值从专门的表格中查出相应的HB值.布氏硬度法测试值较稳定,准确度较洛氏法高。